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支付宝大型复杂钢结构施工方案探析

来源:学术堂 作者:朱老师
发布于:2016-09-27 共2917字
  摘要

        1 工程概况

  
  支付宝工程位于杭州市西湖区西溪路,项目总建筑面积约12.5万m2,其中地下建筑面积约4.9万m2,地下室两层,地上9层,东面局部8层,地上层高均为4.2m.建筑平面近似于Z字形(图1),根据抗震缝将地上结构划分为三个单体:A楼、B楼、C楼三个独立抗震单元,均采用钢框架-钢筋混凝土剪力墙结构体系(图2)。框架柱采用圆钢管混凝土柱,转换桁架上的框架柱采用矩形钢管柱;框架梁采用H形钢梁,部分受较大轴力的框架梁采用箱形钢梁,转换桁架采用箱型钢构件。剪力墙主要布置在楼电梯间周围,两个方向的剪力墙围合形成筒体,具备了很 大 的 抗 侧 刚 度 以 抵 抗 风 力、地 震 力 以 及 重 力荷载作用产生的水平力。A塔楼共设置4个筒体,B塔楼共设置2个筒体,C塔楼共设置1个筒体,其中A塔楼4个筒体设有H型劲性钢骨柱。
  
  建筑效果图
   A、B、C分区平面示意图
  
  本工程地上重点安装的部 位是转换桁架区域(图3)。A塔楼1-1轴外侧、3-3轴外侧3层及以上均有较大尺度的悬挑部分(TR1-TR5),最大悬挑跨度8.5m.A塔楼在2-1轴~2-7轴间,在5层楼面和6层楼面之间设置4.2m高度的转换桁架(共3榀,TR7~TR9,跨度分别为36m、53m、42m),TR-9南端支承在框架柱上,北端支承在从2-B轴挑出的悬挑桁架TR-6上。桁架的上下弦杆、腹杆、斜撑及斜杆均采用箱形截面。B塔楼的4-2轴~4-8轴间,5层楼面和7层楼面之间设置8.4m高度的转换桁架(共2榀,B-TR-1,B-TR-2,跨度为45m),桁架的上下弦杆、腹杆、斜撑及斜杆均采用箱形截面。
  
  转换桁架平面示意图
  
  2 施工方案概述
  
  2.1方案选择与确定
  
  钢结构不像砼结构,利用模板现场成型,然后通过散装的砼现场制作。钢结构是预制型结构,需要经过钢结构工厂加工、运输、现场拼装直至完成结构等几个环节,缺一不可。这就限制了钢构件的尺寸,需要考虑加工厂的加工能力、货车运输能力、现场施工条件制约吊装设备的拼装能力等[1].
  
  (1)工厂加工能力
  
  钢构件的加工是根据深化设计出具的钢构件图纸,通过工厂对钢板的对接、切割、组装、焊接等工序,完成钢构件的制作。每个加工厂的加工能力不尽相同,制约着钢构件对尺寸的控制。
  
  (2)货车运输能力
  
  现今社会上除一些特殊车辆,常规的货车最长一般是17m,这就要求加工厂生产的钢构件最长不得超过17m.
  
  (3)现场条件
  
  本支付宝工程整个工程的下面均有地下室,有部分钢构件特别是A、B大跨度的钢构件,即使分段也不在塔吊的吊装能力范围内,需要借助履带吊或汽车吊等移动吊装设备来完成吊装,但因为有地下室,限制了大吨位的移动吊装设备进场,只能在满足地下室顶板的荷载要求下的移动设备来完成吊装。
  
  本工程单件最大重量 在28t,伸臂长度 在26m以内,最终确定采用了100t的汽车吊进场[2].其中钢结构A塔楼和B塔楼转换桁架区域钢柱及钢梁各采用1台CCH1000型100t臂长48m履带吊进行吊装,其余钢柱及钢梁采用4台塔吊进行吊装。其中1#、2#塔吊为C7052型臂长70m塔吊,3#、4#塔吊为C7035型臂长70m塔吊。
  
  A塔楼、B塔楼、C塔楼钢结构同时施工,核心筒领先钢结构两层,按从下至上的顺序依次逐层施工。转换桁架搭设支撑架,高空散件原位拼装。其中A塔楼转换桁架区域为了防止履带吊卡杆问题,先施工TR-7、TR-8桁架区域钢结构,再施工TR-9区域钢结构。
  
  2.2钢结构分段
  
  根据布置的塔吊并结合钢柱自身重量的特点,钢结构分段如下:A楼核心筒核心筒钢柱分段为两层一段;地下P600×16钢柱两层一吊,其余钢柱一层一吊;地上钢柱基本两层一吊,共四段(2~3层、4~5层、6~7层、8~屋面层),部分钢柱考虑施工机械吊装性能一层一吊。转换桁架上、下弦杆件分三段吊装。转换桁架搭设支撑架,高空散件原位拼装。钢梁按主次梁自然分段,钢柱分段位置设置在楼层梁顶面以上1.3m处。
  
  3 核心筒钢结构和悬挑钢结构安装
  
  3.1核心筒钢结构安装
  
  核心筒钢结构安装流程见图4.(1)核心筒提前完成二层(图4a);(2)吊装核心筒周围钢柱,吊装钢柱间钢梁,形成稳定体系(图4b);(3)吊装核心筒与钢结构之间的次梁(图4c)。
  
  核心筒钢结构安装流程
  
  3.2 A楼悬挑钢结构安装
  
  塔楼钢结构从下往上逐层施工。为了更好地说明悬挑区域的安装流程,对悬挑区域的钢结构单独提 取 进 行 说 明。图5a为 搭 设 支 撑 架,吊 装 悬 挑 桁架底层钢梁,即结构第三层钢梁;图5b为吊装第一分段斜立柱,同时安装四层钢梁;图5c为安装该部分张拉杆;图5d为安装五层平面钢梁;图5e为按照相同的方法安装上个张拉杆单元;图5f为吊装第三阶段斜钢柱及钢梁;图5g为张拉钢拉杆,待钢拉杆张拉完成后,支撑架卸载,悬挑钢结构安装完成。
  
  A楼悬挑钢结构安装流程
  
  4 大跨桁架吊装
  
  4.1吊装顺序
  
  本工程钢结构重点吊装部位主要是A塔楼和B塔楼大跨度桁架。桁架分布见图3.根据现场实际情况及履带吊行走线路,A、B塔楼各桁架总体吊装顺序为:TR-6→TR-7→TR-8→TR-9→B-TR-2→B-TR-1.
  
  地上钢结构A塔楼和B塔楼转换桁架区域钢柱及钢梁各采用1台CCH1000型100t臂 长48m履带吊进行吊装。100t履带吊行走在地下室顶板,对行走路线及吊装区域的地下室顶板进行加固。其中A塔楼转换桁架区域为了防止履带吊卡杆问题,先施工TR-7、TR-8桁架区域钢结构,再施工TR-9区域钢结构。
  
  4.2钢丝绳选择
  
  本工程桁架部位钢柱最大重量为27.83t;利用4吊耳的4线吊装方式,钢柱每个吊耳重量按8t计;故钢丝绳拉力值P按8t计算。
  
  该钢 丝 绳 按 作 无 弯 曲 吊 索 考 虑,选 用 单 绳34.5mm钢丝绳(6*37+1)纤维芯钢丝绳,公称抗拉强 度 为1400MPa、1550MPa、1700MPa、1850MPa、2000MPa.选用最小值1400MPa,查表得:钢丝破断拉力F= 512kN,则安全系数为K=F/P=51.2t/8t=6.4.
  
  当钢丝绳作无弯曲吊索用时安全系数取6~7,以上计算安全系数为6.4,在标准安全系数取值内,所以选用的钢丝绳满足要求。
  
  4.3塔楼桁架安装
  
  A塔楼转换桁架 区域为了 防 止履带吊 卡杆问题,待TR-6安装完成后,先施工TR-7、TR-8桁架,再施工TR-9桁架;桁架上部6层以上钢柱钢梁采用塔吊进行吊装。B塔楼转换桁架区先吊装B-TR-2,再安装B-TR-1.其中B-TR-1离2#塔吊很近,在安装第一节桁架后,其他二节可采用2#塔吊进行吊装,上部7层以上钢柱钢梁均采用塔吊进行吊装。
  
  4.4桁架安装测量校正
  
  每段桁架的校正均以实际柱中心线为准。控制柱节点时必须注意四周外形,尽量平整,以利焊接。实测位移并做好记录。校正位移时要特别注意桁架的扭转,保证测量精度。
  
  以经纬仪测定桁架垂直度,若有倾斜,用揽风绳来配合倒链进行调节,控制桁架垂直度在允许范围内。调整揽风绳等到现场焊接完成后才可放松拆除。
  
  桁架安装时,要对桁架的垂直度、标高、侧向弯曲以及挠度进行校正,使其达到设计规范要求[3]才能进行高强螺栓安装和焊接工作。
  
  5 结论
  
  大型复杂钢结构施工中,优化设计吊装方案是重要环节,吊装设计人员需对吊装方案作多方案比较,从中筛选最优设计方案。吊装中应采用精确的测量控制方法。吊装过程中应对薄弱部位进行临时加固,结构吊装就位后应及时系牢支撑及其他联系构件,以保证结构的整体稳定性。
  
  通过使用上述钢结构施工工艺,顺利完成了钢结构施工,确保了工程的安全、质量,提前了工期并取得了较好的经济效益,对以后的复杂钢结构施工具有指导作用。
  
  参考文献
  
  [1]GB 50017-2003.钢结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2003.
  [2]GB 5144-2012.塔式起重机安全 规 程[S].北 京:国 家 标准出版社,2012.
  [3]GB 50205-2012.钢结构工程施工 质 量 验 收 规 范[S].北京:中国建筑工业出版社,2012.
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